水利水電工程隧洞鉆孔爆破技術分析

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【摘要】為促進國家經濟發展，為人們提供更加優質的公共服務，我國廣泛進行基礎設施建設。水利水電工程作為國家基礎設施的重要組成部分，其對于周邊地區發展和人們的日常生活具有重要影響。在水利水電工程中，鉆孔爆破是重要的施工環節，對此，需要對爆破材料、工序等進行嚴格控制，保證安全。本文首先對鉆孔爆破技術進行簡要分析，其次總結了水利水電工程中隧洞鉆孔爆破施工技術要點，然后就施工中的注意事項進行闡述。

【關鍵詞】水利水電；爆破用藥量；鉆孔

1引言

在水利水電工程中應用鉆孔爆破施工，會受到外部環境中多種因素的影響，如地形地貌、地質條件等，在這一過程中，需注重鉆孔爆破設計，對開挖斷面爆破鉆孔進行合理布設，保證最終的爆破效果，同時也需保證爆破施工安全與質量。

2鉆孔爆破技術概述

所謂鉆孔爆破技術，就是指在掘進過程中通過鉆孔、裝藥、爆破、開挖巖石等完成爆破作業。在爆破作業過程中需要結合工程現場的實際情況，基于地形勘測、工程設計等對爆破設備、施工參數進行合理設置。在爆破施工前，需要明確爆破施工作業要求和任務，對開挖斷面土層的炮孔進行合理布設，同時，需對炮孔種類、爆破材料等進行謹慎選擇。

3水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術的探討

3.1炮孔種類及布置

平洞開挖斷面上設置的炮孔作用有所不同，按照使用途徑的差異可將其分為掏槽孔、周邊孔、崩落孔三種。掏槽孔的應用就是擴大臨空面的作業面積，可為鉆孔爆破作業奠定基礎。掏槽孔一般設置于開挖斷面的中央位置。在施工中，可依據鉆孔布設形式和方向的不同將掏槽孔劃分為垂直掏槽以及斜孔掏槽兩類[1]。周邊孔的應用功能為控制爆破開挖的輪廓，為此，需將其均勻布設于開挖作業面的四周。崩落孔的應用功能是爆落巖體，為上述爆破作業和爆破孔功能的發揮奠定基礎。崩落孔需布置于掏槽孔的周圍，且需和開挖作業面保持垂直關系。炮孔布置通常如圖1所示，在布設時主要工作為分區和爆破孔布設。在布設炮孔前，需要做好以下工作：①在布設炮孔過程中，需要對后期的鉆孔作業進行考量，盡量減少移動次數；②需布置炮孔防線，需要和巖層層理、裂隙面保持垂直，不得出現卡鉆或者是漏氣問題，影響最終的爆破施工效果[2]；③對于周邊孔的布設，需要依據設計輪廓圖進行，但是也許對作業的可行性和安全性進行分析，為此，可將其布設于輪廓線10～20m范圍內；④掏槽孔布設，掏槽孔深度應大于崩落孔10～15%，可提升爆破質量；⑤在斷面的拐角位置，需要保證炮孔分布的均勻性，這樣方可控制開挖的輪廓，并控制開挖范圍。

3.2炮孔數量和裝藥量的確定

掘進工作面上炮孔數量以及裝藥量會受到地質條件，如巖層分布、炸藥性能、炸藥使用量等進行確認。在施工過程中，可以采用類比法或者是依據經驗進行計算，確定具體的施工參數。一般需先確定單位耗藥量和掘進深度，再根據工程設計要求進行現場作業試驗，對炮孔數量、炮孔類型、炮孔間距等設計進行優化。在初步計算過程中，可基于裝藥量平衡原理對現場所需的炮孔量進行計算，并確定相鄰炮孔的間隔距離。同時，需確定炮孔數量，而這里所指的炮孔數量是指炸藥的一次性爆炸作業中所需的炸藥量，這樣可保證炸藥可全部填充至炮孔中。在設計爆破方案時，其中最具影響力的參數是單位耗藥量，但是其他參數均需基于該數值進行確認。因此，先確定單位耗藥量是保證爆破施工參數設計的基礎。對于每排炮進尺總裝藥量，其計算如下[3]：Q=qV=qLSμ式中：Q為每排炮進尺總裝藥量，單位為kg；q為單位耗藥量，單位為kg/m3；V表示的使每進尺爆破下巖石的體積，單位為m3；L表示的是實際鉆孔深度，單位為m；S表示的是開挖斷面面積，單位為m2；μ表示的是炮孔利用率，μ=l′/L；l′表示的是爆破后的實際深度，單位為m。在計算出每排炮進尺總裝藥量之后，需對爆破材料進行合理分配。因為炮孔分區和地理位置不同，其在爆破作業過程中的作用也有所差異，所需的裝藥量也不同。因此，需謹慎對待。根據巖石爆破原理，爆破對巖石破壞的過程為爆轟氣體壓力、應力波等對巖石共同作用的結果。①在炸藥爆炸之后，周邊的氣體急速膨脹作用在周圍的巖體上，導致巖體出現剪切破壞；②由于爆炸帶來的沖擊波，給周邊巖體帶來了較強的壓縮作用，導致巖體出現破碎；③爆破產生的壓力波在向外傳播的過程中，自由面會對壓力波進行一定的反射，在共同的作用下，巖體會出現拉伸破壞。為此，需對爆破方案進行合理設計。爆破生產和工藝設計的合理性需通過爆破效果、技術經濟和安全性進行評價。爆破參數指標是定性的，未進行量化，但是在實際生產中爆破參數難以控制。爆破參數隨著工程爆破范圍等不同，爆破參數也所有差異，可在允許范圍內控制偏差，保證參數的有序構成，對爆破參數進行優化組合。爆破參數的選擇和設計是工程設計與施工中的重要環節，對于最終的爆破效果有直接影響。在巖石爆破程中，主要涉及巖石炸藥單耗、孔網面積、密集系數、孔徑與巖石強度。水利水電工程中，因環境復雜，需對炸藥單耗、孔距比、密集系數、孔徑與巖石強度等進行重點研究，選擇最佳爆破效果組合方案，可參考表1。

3.3掘進爆破技術

在掘進爆破之前，需對工程現場的環境進行勘察，依據實際情況編制施工計劃，確定爆破參數。在實際施工中，需就施工設備、環境因素對于作業效果的影響進行考量。因為爆破施工中，支護、出渣、運輸工作可能需同時進行方可保證整體工程的施工進度，同時因為爆破施工技術要求高，所以施工控制難度較高。除此之外，因為爆破的自由面有限，巖石的存在也會對爆破產生負面影響，破碎單位體積巖石耗藥量的增加為爆破作業質量的提高提供了有利條件。爆破施工需保證爆破后的洞室斷面符合設計要求，且不能出現超挖、欠挖的問題，還需注意支架、風管、水管、電線等設備的損壞問題。在施工中，應盡量控制爆破作業范圍，弱化其對于周邊巖土結構的擾動，從而保證爆破作業后周邊地質結構的穩定。

3.4嚴格控制填孔質量

填孔質量是影響鉆孔爆破效果的重要因素，若鉆孔沒有進行封口，則不能進行爆破。經檢查若炮孔的深度不超過0.9m，那么裝藥深度的控制應將炮孔深度的1/2作為標準。若炮孔的深度不小于0.9m，那么裝藥深度的控制應將炮孔深度2/3作為標準。在進行鉆孔封口時，不能使用易燃性材料或者是現場的巖石塊，也不能肆意改變起爆網絡的布設方案。

4施工注意事項

4.1關于爆破材料的管理

爆破材料對于最終的爆破效果有直接影響，需注重爆破材料的管理，如爆破材料運輸、裝卸和堆放。爆破材料運輸車輛需要標識危險標識，并對爆破材料進行報裝，保證運輸安全。倉儲時，應將爆破材料放于陰涼干燥處，不得暴曬。

4.2炸藥的使用量

若炸藥用量較大，則會埋下安全隱患，不利于現場的安全管控。所以，需對炸藥的使用量進行控制。在確定具體數值時，需要對各類因素進行考量，如鉆孔的合理布設、鉆孔深度、地質條件。

4.3其他事項

在做好上述工作的同時，需注意以下內容：①出渣運輸和臨時支護需嚴格按照工程治療要求和現行標準進行操作，并合理選擇運輸設備和單位運輸量；②需合理選擇運輸線路和棄渣場的位置；③需建立專業的管理組織，就施工組織和安全運行建立相應的管理制度；④隧洞洞室開挖結束后，應做好支護工作，選擇適宜的支護形式，否則易發生坍塌。當前水利水電工程施工中多綜合應用臨時性支護與永久性支護技術。

5結束語

綜上所述，在水利水電工程隧洞施工中，鉆孔爆破是最為常見的爆破施工工藝，而該工藝的應用研究有利于實際工程爆破效果的控制。在工程建設中，需謹慎選擇爆破材料和支護形式，并對炸藥用量、掘進爆破和出渣運輸等進行合理設置，保證爆破質量，為水利水電工程隧洞施工任務的順利進行奠定基礎。

參考文獻

[1]秦晉，周賀達.小斷面長引水隧洞開挖爆破與供風設計[J].東北水利水電，2011，29（10）：1~4.

[2]趙根，吳新霞，周先平，等.深水條件下巖塞鉆孔爆破關鍵技術及應用[J].工程爆破，2016，22（5）：13~17.

[3]陳蕾，袁媛.布侖口-公格爾水電站發電引水隧洞高地溫洞段爆破技術研究[J].黑龍江水利科技，2012，40（9）：107~108.

作者:王立東 單位:中國水利水電第十六工程局有限公司廈門分公司